基于博弈论的设施环境模型预测控制研究

发布时间：2020-10-29 09:49

　　 设施环境控制技术是设施农业的关键技术之一,如何制定合理的控制策略使其获取优质优产农产品已成为设施农业发展的重要方向。基于设施环境的机理模型,结合模型预测控制方法,以苏南地区大型连栋塑料温室为研究对象,提出了基于博弈论的单目标以及多目标设施环境控制方法,并对该方法进行了验证分析。论文主要研究内容包括以下几个方面:(1)模型预测控制方法以及分布式模型预测控制方法的理论知识研究,主要分析总结了分布式模型预测控制产生的必要性以及如何在分布式条件下,对分布式模型预测问题进行求解。(2)合作博弈与非合作博弈方法的研究,包括非合作博弈方法中的纳什均衡思想,合作博弈中的共谋合作模型和纳什讨价还价模型。并提出了利用博弈论思想来求解DMPC的方法,实验表明,该方法在求解DMPC时,其计算效率、解的最优性皆优于集中式MPC。(3)以设施环境温湿度作为控制目标,基于设施环境机理模型,通过参数辨识建立模型预测控制(MPC)的预测模型。以温湿度控制目标的数学方程作为优化性能指标函数,结合分布式模型预测控制(DMPC)方法,借鉴博弈论思想进行求解,获得单目标设施环境控制问题的最优控制策略。(4)考虑能耗、设备损耗等问题,提出了基于设施环境温湿度、控制能耗、控制设备损耗三个目标的设施环境控制方法。该方法将各个目标看作各个博弈方,构建合作博弈模型,使得各博弈方在优化各自目标函数时,不仅考虑自身绝对收益,也考虑他方的相对收益,从而达到合作的目的,求得目标之间的均衡值,从而解决多目标的冲突问题。
【学位单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：S316;O225
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的及意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 设施环境控制的研究现状
        1.3.2 模型预测控制的研究现状
    1.4 研究内容与组织结构
第二章 相关工作
    2.1 模型预测控制
        2.1.1 集中式模型预测控制
        2.1.2 分布式模型预测控制
    2.2 博弈论概述
        2.2.1 博弈的定义及要素
        2.2.2 博弈的分类
    2.3 设施环境机理模型的构建
    2.4 本章小结
第三章 基于博弈论的单目标设施环境控制
    3.1 单目标设施环境分布式模型预测控制系统
        3.1.1 预测模型
        3.1.2 性能指标函数
    3.2 基于博弈论的单目标设施环境优化算法
        3.2.1 博弈决策模型
        3.2.2 博弈求解
        3.2.3 基于粒子群算法的滚动优化
        3.2.4 Matlab并行求解
    3.3 试验仿真
        3.3.1 试验环境
        3.3.2 冬季设施环境控制结果与分析
        3.3.3 春季设施环境控制结果与分析
        3.3.4 夏季设施环境控制结果与分析
        3.3.5 试验结果小结
    3.4 本章小结
第四章 基于合作博弈的多目标设施环境控制
    4.1 控制目标
    4.2 多目标设施环境控制系统
    4.3 基于合作博弈的多目标设施环境优化算法
        4.3.1 合作博弈模型
        4.3.2 博弈求解
    4.4 试验结果与分析
        4.4.1 冬季设施环境控制结果与分析
        4.4.2 春季设施环境控制结果与分析
        4.4.3 夏季设施环境控制结果与分析
        4.4.4 试验结果小结
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
附录1: 攻读硕士学位期间参与的科研项目
附录2: 攻读硕士学位期间发表的学术论文

【参考文献】

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本文编号：2860730